(57)【要約】      （修正有）【課題】ＰＤＭＳモールドの表面において有機物が転移される表面積を低減して、樹脂が疏水性となるのを防止できる、ソフトモールド及びその製造方法並びにパターニング方法を提供する。【解決手段】基板６０上に合成樹脂層５０ａを形成するステップと、所定のパターンが形成されており、表面に金属粒子２０が形成されているモールド１を設けるステップと、合成樹脂層に所定のパターンを有するモールドを接触させるステップと、合成樹脂層にモールドのパターンが転写されるステップと、モールドのパターンが転写された合成樹脂層に有機膜を形成するステップとを含む。【選択図】図４Ａ
2006344972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンが形成されたベースモールドと、
該ベースモールドの表面に形成された金属粒子と
を含むことを特徴とするソフトモールド。
【請求項２】
前記金属粒子が、前記ベースモールドの表面の所定の領域に分布していることを特徴とする請求項１に記載のソフトモールド。
【請求項３】
前記ベースモールドが、ＰＤＭＳを含むことを特徴とする請求項１に記載のソフトモールド。
【請求項４】
前記パターンが、凹凸の形状を含むことを特徴とする請求項１に記載のソフトモールド。
【請求項５】
鋳型基板上に第１有機膜を形成するステップと、
前記第１有機膜上に凹凸パターンを設けて鋳型を形成するステップと、
前記鋳型上に第２有機膜を形成するステップと、
前記鋳型のパターンを前記第２有機膜に転写し、前記第２有機膜を前記鋳型から分離してベースモールドを形成するステップと、
前記ベースモールド上に金属粒子を形成するステップと
を含むことを特徴とするソフトモールドの製造方法。
【請求項６】
前記第１有機膜は、感光性材料を含むことを特徴とする請求項５に記載のソフトモールドの製造方法。
【請求項７】
前記第２有機膜は、ＰＤＭＳを含むことを特徴とする請求項５に記載のソフトモールドの製造方法。
【請求項８】
前記金属粒子は、前記第２有機膜が形成された表面の所定の領域に分布していることを特徴とする請求項５に記載のソフトモールドの製造方法。
【請求項９】
基板上に合成樹脂層を形成するステップと、
所定のパターンを含み、かつ表面に金属粒子を含むモールドを用意するステップと、
前記合成樹脂層に前記モールドを接触させるステップと、
前記合成樹脂層に前記モールドの前記所定のパターンを転写して、パターンが転写された合成樹脂層を形成するステップと、
前記パターンが転写された合成樹脂層に、有機膜を形成するステップと
を含むことを特徴とするパターニング方法。
【請求項１０】
前記合成樹脂層は、樹脂材料を含むことを特徴とする請求項９に記載のパターニング方法。
【請求項１１】
前記モールドは、ＰＤＭＳを含むことを特徴とする請求項９に記載のパターニング方法。
【請求項１２】
前記モールドの所定のパターンが形成されている表面に金属粒子が形成されており、前記金属粒子は、所定の領域にわたって分布して、前記モールドと前記合成樹脂層との間の物質交換を制限することを特徴とする請求項９に記載のパターニング方法。
【請求項１３】
基板上に合成樹脂層を形成するステップと、
表面に疎水化防止処理を施したモールドを用意するステップと、
前記合成樹脂層に前記モールドを接触させるステップと、
前記合成樹脂層に前記モールドのパターンを転写するステップと
を含むことを特徴とするパターニング方法。
【請求項１４】
前記モールドから転写されたパターンを含む前記合成樹脂層に、有機膜を形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載のパターニング方法。
【請求項１５】
前記合成樹脂層は、樹脂材料を含むことを特徴とする請求項１３に記載のパターニング方法。
【請求項１６】
前記モールドは、ＰＤＭＳを含むことを特徴とする請求項１３に記載のパターニング方法。
【請求項１７】
前記疎水化防止処理は、前記モールドと前記合成樹脂層との間の物質交換を制限するために、前記モールドの表面上の所定の領域に金属粒子を分布させる処理であることを特徴とする請求項１３に記載のパターニング方法。
【請求項１８】
前記モールドの表面は、交互にパターニングされた凹部と凸部とを含むことを特徴とする請求項１３に記載のパターニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソフトモールド及びこれを利用したパターニング方法に関し、さらに詳細には、モールドの表面に金属粒子を形成してモールドの疏水性の表面積を低減し、金属粒子を介して有機物の転移を最小化することによって、モールドの寿命を延長させて使用することができる、ソフトモールド及びその製造方法並びにこれを利用したパターニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製品が小型化、高集積化するにつれて、新しい機能を向上させるために形状（ｐａｔｔｅｒｎ）を形成するパターニング技術に対する関心が高まっている。従来のパターニングのための転写法（Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）は、半導体製造の核心技術として発展してきたのであり、現在は、パターンをマイクロサイズより小さなナノサイズのパターン構造を経済的かつ簡単な工程で実現できる方法が提案されている。
【０００３】
しかしながら、現在の高い集積度を有するナノパターニング技術は、装置や工程における技術費用が大きい。また、従来の感光剤として利用する高分子素材は、物理的限界に到達しており、パターニング速度及び解像度、曲面において適用し難い問題がある。
【０００４】
それで、従来の光転写法とは異なる新しい概念のパターニング技術であるソフトリソグラフィ（Ｓｏｆｔ−Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ）技法が提案されている。
ソフトリソグラフィとは、光や大きいエネルギーの粒子を使用せず、柔軟な高分子スタンプに有機物を付けて、繰り返し的に形状（Ｐａｔｔｅｒｎ）や構造物を製造する技術をいう。
【０００５】
このようなソフトリソグラフィは、スタンプにインキを付けてパターンを転写させることである。ここで、スタンプとしての役割を果たすものが高分子であるポリジメチルシロキサン（Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ；以下、「ＰＤＭＳ」と記す）である。
【０００６】
通常の写真エッチング工程の場合、複雑なエッチング工程を何回も経なければならないが、ＰＤＭＳを使用する場合、工程が簡単で、かつ大面積や曲面などへの適用が容易であり、選択的薄膜コーティングが可能なので、簡単にパターニングできるという長所がある。
【０００７】
図１Ａ〜図１Ｃは、従来のＰＤＭＳモールドを利用してパターンを形成する工程図である。
【０００８】
図１Ａに示すように、樹脂５５０ａが塗布された基板５６０を用意し、パターンが形成されているＰＤＭＳモールド５１０を用意する。
【０００９】
図１Ｂに示すように、ＰＤＭＳモールド５１０を塗布された樹脂５５０ａに接触させる。ここで、ＰＤＭＳモールド５１０には、形成しようとするパターンが凹／凸で形成されている。このように塗布された樹脂５５０ａは、ＰＤＭＳモールド５１０との接触を介して、凹／凸のパターンが塗布された樹脂５５０ａ上に転写される。一般に、高分子にある有機物質と被転移体の有機物質は、互いに疏水性の特性を有する。
【００１０】
ＰＤＭＳモールド５１０を介して転写するにおいて、図１Ｂに示すように、塗布された樹脂５５０ａとのＰＤＭＳモールド５１０の接触が継続して起きるようになれば、ＰＤＭＳモールド５１０の表面は、継続してダメージを受ける。
【００１１】
そのため、ＰＤＭＳモールド５１０の表面にあるＣＨ−の離脱が容易になり、このような面積は、地域的または広域的に現れる。これによって、使用回数の多いＰＤＭＳモールド５１０の使用回数が増加するにつれて、ＰＤＭＳモールド５１０と塗布された樹脂５５０ａの表面には、物質交換（ｍａｔｅｒｉａｌ  ｅｘｃｈａｎｇｅ）が発生する。
【００１２】
図１Ｃに示すように、ＰＤＭＳモールド５１０との接触を介して、塗布されている樹脂５５０ａにパターニングされた樹脂５５０が形成される。そして、図１Ｂの過程と同様に、ＰＤＭＳモールド５１０の使用回数が増加するにつれて、パターニングされた樹脂５５０との物質交換が発生する。
【００１３】
したがって、ＰＤＭＳモールド５１０によってパターニングされた樹脂５５０の表面は、使用回数の少ないＰＤＭＳモールド５１０を使用したことより、パターニングされた樹脂５５０が疏水性の性質を有する傾向を見せる。
【００１４】
これにより、パターニングされた樹脂５５０上に他の有機膜を形成するとき、濡れ接触角（Ｗｅｔｔｉｎｇ  ｃｏｎｔａｃｔ  ａｎｇｌｅ）の形成が不可能なので、パターニングされた樹脂５５０上に他の有機膜を形成することができなくなる。
【００１５】
図２は、従来のＰＤＭＳモールドの使用回数に応じるパターニングされた樹脂表面の接触角の変化を示す図である。
図１Ａ〜図１Ｃを参照して図２を説明すれば、Ａの領域は、塗布された樹脂５５０ａの固有の接触角である。
【００１６】
そして、Ａ−Ｂ領域では、ＰＤＭＳモールド５１０の使用回数が増加するにつれて、ＰＤＭＳモールド５１０の表面に存在するＣＨ−の離脱がますます容易となる。これによって、ＰＤＭＳモールド５１０が疏水性に変化し、樹脂５５０との接触時に樹脂５５０の接触角が増加する。このように使用回数が増加するにつれて、ＰＤＭＳモールド５１０の表面の継続的な樹脂５５０との接触により物質交換が発生して、ＰＤＭＳモールド５１０の表面が疏水性に変化する。
【００１７】
ところが、ＰＤＭＳモールド５１０の接触角を増加させ、樹脂５５０との物質交換を行うとともに、樹脂５５０の表面接触角を、図２のＡ−Ｂの領域内の接触角に形成することができる。このように、Ａ−Ｂの領域内の接触角が形成されれば、樹脂上に他の有機膜を形成しても接触がなされるので、他の有機膜を形成することができる。
【００１８】
しかしながら、ＰＤＭＳモールド５１０の使用回数がさらに増加すると、樹脂５５０の表面の接触角が図２のＢ−Ｃ領域の接触角となる。Ｂ−Ｃ領域の樹脂５５０に他の有機膜を形成すれば、樹脂５５０上に形成される他の有機膜と濡れ接触角が形成されず、有機膜の形成が困難となる。これによって、薄膜工程を行うことができなくなる。
【００１９】
このように、ＰＤＭＳモールド５１０の使用回数が増加すると、ＣＨ−の離脱によって疏水性に変化し、濡れ接触角を形成できなくなって、パターニングされた樹脂５５０上に形成される他の有機膜を形成することができなくなる。
【００２０】
これによって、ＰＤＭＳモールド５１０によりパターンが転写された樹脂５５０において、所定の接触角の維持が不可能になり、パターニングされた樹脂５５０上に他の有機膜を形成することができなくなる。結局、使用回数の多いＰＤＭＳモールド５１０は、疏水性に変化するため、使用することができなくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明は、上記の従来の問題を解決するためになされたものであって、その目的は、ＰＤＭＳモールドの表面において有機物が転移される表面積を低減して、樹脂が疏水性になるのを防止することができる、ソフトモールド及びその製造方法並びにパターニング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明のソフトモールドは、パターンが形成されたベースモールドと、該ベースモールドの表面に形成された金属粒子とを含むことを特徴とする。
【００２３】
本発明の他の実施形態によるソフトモールドの製造方法は、鋳型基板上に第１有機膜を形成するステップと、前記第１有機膜上に凹凸パターンを設けて鋳型を形成するステップと、前記鋳型上に第２有機膜を形成するステップと、前記鋳型のパターンが第２有機膜に転写され、第２有機膜を鋳型から分離してベースモールドを形成するステップと、前記ベースモールド上に金属粒子を形成するステップとを含むことを特徴とする。
【００２４】
本発明のさらに他の実施形態によるパターニング方法は、基板上に合成樹脂層を形成するステップと、所定のパターンが形成されており、かつ表面に金属粒子が形成されているモールドを用意するステップと、前記合成樹脂層に所定のパターンを有するモールドを接触させるステップと、前記合成樹脂層に前記モールドのパターンが転写されるステップと、前記モールドのパターンが転写された合成樹脂層に、有機膜を形成するステップとを含む。
【００２５】
本発明のさらに他の実施形態によるパターニング方法は、基板上に合成樹脂層を形成するステップと、表面に疎水化防止処理済みのモールドを用意するステップと、前記合成樹脂層に前記モールドを接触させるステップと、前記合成樹脂層に前記モールドのパターンが転写されるステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、ベースモールド及びベースモールド上に金属粒子が形成されたソフトモールドと接触させて、合成樹脂にパターンを形成することによって、ソフトモールドと合成樹脂との物質交換を最小にすることができ、これによって、合成樹脂が疏水性になるのを防止することができるという効果がある。
これにより、本発明のソフトモールドは、使用回数に関係なく、合成樹脂上に有機膜との濡れ接触角を形成することができる。このため、ソフトモールドの寿命延長が可能となる。
【００２７】
以上の説明内容を通じて、当業者であれば、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で様々な変更及び修正が可能であろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、添付した図面に基づき、本発明の以下の実施形態を通じて詳細に説明し、当業者は、本発明の教示を用いて、他の多くの実施形態を実現することができ、本発明の例示的な目的のものであって、次の実施形態に限定されるものではないことに注意しなければならない。
【００２９】
図３Ａ〜図３Ｇは、本発明のソフトモールドの製作を説明するための製作工程図である。
【００３０】
図３Ａ〜図３Ｇに示すように、ソフトモールド１を製造する方法は、鋳型基板１５０を用意し（図３Ａ）、鋳型基板１５０上に第１有機膜１６０ａを形成する（図３Ｂ）。ここで、第１有機膜１６０ａとしては、感光剤が好ましい。
【００３１】
フォトマスクを利用して第１有機膜１６０ａをパターニングして、パターンを形成すれば、鋳型１００が形成される（図３Ｃ）。
【００３２】
前記鋳型１００を使用して第２有機膜１０ａをキャスティング（鋳造）し焼結させれば、スタンプの役割を果たすことのできるベースモールド１０が形成される（図３Ｄ、図３Ｅ）。ここで、ベースモールド１０は、ＰＤＭＳであることを特徴とする。このようなＰＤＭＳは、高分子重合体を手軽に得ることができ、弾性を適切に調節して印章を押すときに便利となる。
ここで、ベースモールド１０を、用意したチャンバー３０に入れる。チャンバー３０内には、金属が蒸気２０ａの状態になってベースモールド１０の表面に蒸着される（図３Ｆ）。
【００３３】
また、ＰＤＭＳは、ある適正厚まで透明であって、被転写体の接触を肉眼や顕微鏡などで確認しながら印刷することが可能であり、印章の表面特性を疏水性、親水性などに変化させることができる。
その上、このように製造されたＰＤＭＳは、界面自由エネルギーが低く、ＰＤＭＳで他の高分子をモールディングをする場合、接着が発生することなく、成形加工性が良いという特性がある。そして、一般には、有機物質と金属物質は、親水性の性質を有する。
【００３４】
ベースモールド１０の表面には、金属粒子２０が散布して形成される（図３Ｇ）。ベースモールド１０上に金属粒子２０を形成してソフトモールド１が形成される。
また、金属物質２０は、ソフトモールド１の表面に所定の分布面積を有することを特徴とする。ここで、金属粒子２０は、有機物に親水性を有することを特徴とする。
【００３５】
ここで、金属粒子２０がベースモールド１０上に用意されることによって、ベースモールド１０の表面においてＣＨ−が離脱される面積を低減することが可能となる。前記ＣＨ−の離脱は、ベースモールド１０がパターンを転写する被転写体（有機物質）に対して接触使用される回数が増加するにつれて、容易となる。
【００３６】
しかしながら、本発明のように、ベースモールド１０の表面に金属粒子２０を形成することによって、ＣＨ−が離脱される面積を低減することができる。したがって、ベースモールド１０が疏水化されて、後述の合成樹脂（図４の５０ａ参照）との接触において合成樹脂（図４の５０ａ参照）との物質交換がなされるのを最小化させることができる。
これによって、合成樹脂層（図４の５０ａ参照）の表面が疏水性とならずに、他の有機膜と濡れ接触角を形成できるようになる。
【００３７】
そして、このように用意されたソフトモールド１は、弾性重合体スタンプを利用して、接触により所望のパターンを被転移体の表面に移して被転移体にパターンを形成することができる。
【００３８】
図４Ａ〜図４Ｄは、本発明のソフトモールドを使用してパターンを形成する工程を示す工程図である。
【００３９】
図４Ａに示すように、合成樹脂層５０ａが設けられている基板６０を用意する。ここで、ベースモールド１０に金属粒子２０が形成されているソフトモールド１を用意する。
【００４０】
図４Ｂに示すように、合成樹脂層５０ａが設けられた基板６０をソフトモールド１と接触させる。このような接触により、凹凸の有機パターンソフトモールド１のパターンが転写されて、合成樹脂層５０ａにパターンが転移する。
ここで、合成樹脂層５０ａとソフトモールド１が接触するとき、ソフトモールド１の使用回数が増加するにつれて、ソフトモールド１の表面がダメージを受けるようになり、合成樹脂５０ａとソフトモールド１との間に物質交換が発生する。
【００４１】
図２に示すように、従来の場合、ＰＤＭＳモールド５１０と合成樹脂の樹脂５５０ａとが接触すれば、物質交換のため、ＰＤＭＳモールド５１０の表面が疏水性の性質を有し、合成樹脂の樹脂５５０ａもまた疏水性の性質を有するようになる。そのため、パターンが形成された樹脂５５０上に他の有機膜を塗布すれば、疏水性により有機物の薄膜を形成するのに困難があった。
しかしながら、本発明においては、ベースモールド１０の表面に金属粒子２０が所定の分布面積に形成され、金属粒子２０が合成樹脂５０とベースモールド１０との物質交換を制限する。
【００４２】
図４Ｃに示すように、合成樹脂層５０ａには、パターンが形成され、使用回数の多いソフトモールド１を使用しても、金属粒子２０がベースモールド１０上に設けられていることから、合成樹脂５０との物質交換を制限し、合成樹脂５０の表面は、他の有機膜と接触角を形成できるようになる。
【００４３】
図４Ｄに示すように、パターンが転写された合成樹脂５０に他の有機膜７０を形成できるようになる。これは、金属物質２０がベースソフトモールド１の所定の面積に分布して、ベースモールド１０と合成樹脂５０との間に物質交換を制限するためである。
したがって、金属粒子２０が物質交換を最小化させて、合成樹脂５０上に塗布される有機膜７０と濡れ接触角の形成が可能となる。
【００４４】
これによって、合成樹脂５０と接触する面積が少なくなるため、合成樹脂５０が疏水性になるのを防止できる。また、ソフトモールド１の使用回数が増加しても、ベースモールド１０と合成樹脂５０との物質交換が制限されることから、合成樹脂５０と他の有機膜７０と濡れ接触角の形成が可能となる。それで、ソフトモールド１の使用回数を延長させることができる。
【００４５】
図５は、本発明のソフトモールドの接触角変化を示す図である。
図３Ａ〜図３Ｇの図面を参照して、図５を説明すれば、金属粒子２０がベースモールド１０の表面に所定の分布面積に形成されて、物質交換を最小化させることによって、合成樹脂５０が有機膜７０と所定の接触角を維持できるようになる。
【００４６】
これによって、合成樹脂５０上に塗布される有機膜７０の形成が可能となる。ベースモールド１０における金属粒子２０の面積分率に応じてソフトモールド１と合成樹脂５０との間の物質交換が制限される。ソフトモールド１と合成樹脂５０とが接する面積が低減するため、合成樹脂５０が疏水性になるのを防止できるようになる。
【００４７】
したがって、ソフトモールド１の使用回数が増加しても、影響を受ける合成樹脂５０の表面積が低減して、表面の接触角を一定水準以下に維持できるので、ソフトモールド１の寿命を延長させることができる。
【００４８】
これによって、ソフトモールド１を介してパターンを形成するために、ソフトモールド１を使用する場合において、ソフトモールド１の表面に金属粒子２０が形成して、ベースモールド１０と合成樹脂５０との物質交換を制限することによって、合成樹脂５０上に形成される有機膜７０と濡れ接触角の形成が可能となる。
【００４９】
したがって、ソフトモールド１の使用回数が増加しても、影響を受ける合成樹脂５０の表面積が低減して、表面の接触角を一定水準以下に維持できるので、ソフトモールド１の寿命を延長させることができる。また、寿命が延びることによって、ソフトモールド１の製作において、材料費の低減が可能となり、簡素かつ低コストの工程を継続して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１Ａ】従来のＰＤＭＳモールドを利用してパターンを形成する工程図である。
【図１Ｂ】従来のＰＤＭＳモールドを利用してパターンを形成する工程図である。
【図１Ｃ】従来のＰＤＭＳモールドを利用してパターンを形成する工程図である。
【図２】従来のＰＤＭＳモールドの使用回数に応じるパターニングされた樹脂表面の接触角の変化を示す図である。
【図３Ａ】本発明のソフトモールドの製作を説明するための製作工程図である。
【図３Ｂ】本発明のソフトモールドの製作を説明するための製作工程図である。
【図３Ｃ】本発明のソフトモールドの製作を説明するための製作工程図である。
【図３Ｄ】本発明のソフトモールドの製作を説明するための製作工程図である。
【図３Ｅ】本発明のソフトモールドの製作を説明するための製作工程図である。
【図３Ｆ】本発明のソフトモールドの製作を説明するための製作工程図である。
【図３Ｇ】本発明のソフトモールドの製作を説明するための製作工程図である。
【図４Ａ】本発明のソフトモールドを使用してパターンを形成する工程を示す工程図である。
【図４Ｂ】本発明のソフトモールドを使用してパターンを形成する工程を示す工程図である。
【図４Ｃ】本発明のソフトモールドを使用してパターンを形成する工程を示す工程図である。
【図４Ｄ】本発明のソフトモールドを使用してパターンを形成する工程を示す工程図である。
【図５】本発明のソフトモールドの接触角変化を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１      ソフトモールド
１０      ベースモールド
２０      金属粒子
３０      チャンバー
５０      合成樹脂
６０      基板
７０      有機膜
１００      鋳型
１５０      鋳型基板
１６０      第１有機膜
【図１Ａ】
2006344972.tif 000003
【図１Ｂ】
2006344972.tif 000004
【図１Ｃ】
2006344972.tif 000005
【図２】
2006344972.tif 000006
【図３Ａ】
2006344972.tif 000007
【図３Ｂ】
2006344972.tif 000008
【図３Ｃ】
2006344972.tif 000009
【図３Ｄ】
2006344972.tif 000010
【図３Ｅ】
2006344972.tif 000011
【図３Ｆ】
2006344972.tif 000012
【図３Ｇ】
2006344972.tif 000013
【図４Ａ】
2006344972.tif 000014
【図４Ｂ】
2006344972.tif 000015
【図４Ｃ】
2006344972.tif 000016
【図４Ｄ】
2006344972.tif 000017
【図５】
2006344972.tif 000018